摘要：我国广大农村地区防洪工程和措施不到位、防汛避险理念落后、防汛抢险救援难度大，受洪水侵袭危害巨大，农村防汛预报预警是防汛工作中的重中之重。淮阴区建设基于雨洪资源控制的农村防汛预报预警系统，集合雨水情信息采集、洪水预报、洪水演进仿真模拟、防汛预报预警等功能，能最大限度地实现雨洪资源高效化管理和安全防汛。
关键词：雨洪资源控制，洪水预报，洪水演进，农村防汛预报预警系统
0引言
我国广大农村地区受防洪工程和措施不到位、防汛避险理念落后、防汛抢险救援难度大等诸多因素制约[1-2]，一旦经受洪水侵袭，广大人民生命财产安全将受到极大威胁。因而在防洪调度决策时，既要保证广大农村安全，同时又要最大限度拦蓄雨洪资源增加农村地区蓄水，这对决策依据的科学性、可靠性和实时性提出了更高的要求。做好农村雨水情站点的信息化建设[3]，建立合适的洪水预报模型[4]，并利用实时收集的雨水情信息进行反馈修正，从而提高洪水预报的精度，是既能增加蓄水，又能确保农村防汛安全的关键所在。
本文以新安江模型[5]为基础，构建了农村防洪区洪水预报模型，较好地模拟了农村防洪区的降雨径流过程，在此基础上，采用多种模式接入气象预报产品，提高了汛情预报的稳健性；在GIS技术支撑下，构建了农村防汛二维水动力学洪水演进模型[6]，并将模型计算结果深度融合于防洪会商三维可视化平台，实现了历史洪水演进的仿真模拟。
淮阴区隶属于江苏省淮安市，位于淮河下游、江苏省北部平原的腹地，无山多水，易受干旱、暴雨洪灾影响。按照以上思路，淮阴区现已建成基于雨洪资源控制的农村防汛预报预警系统。
1系统组成及功能
1.1总体框架
基于雨洪资源控制的农村防汛预报预警系统包括实时监视、流域雨情、水情、洪水预报、气象产品、业务报表、洪水分析及出库洪水演进等功能模块。
1.2信息采集系统
信息采集主要是指淮阴区范围内的站点信息化建设，即实时采集水情、雨情、气象数据及断电报警等实时数据并存储至综合数据库。
1.2.1水情采集
水情采集方案包括两部分：一是通过建设水情遥测站采集淮阴区范围内监测站点的河道水情；二是通过对接水文局共享数据服务的方式采集水文监测数据。淮阴区范围内监测站点的实时水情采集主要采用浮子式水位计。浮子式水位计可测量天然水体水位的变化，可有线遥测，数字显示实时水位，或定时打印时序水位，适用于江河、湖泊、水库、河口、渠道、船闸、地下水、大坝测压管及各种水工建筑物处的水位测量。水库水情信息包含：“最新水情表”、“历史水情表”、“水库水情图”，见下图。
图1 基于雨洪资源控制的农村防汛预报预警系统
1.2.2雨情采集
采用遥测翻斗式雨量计测量雨情，具有工艺结构简单，稳定性高，寿命长，精度高等特点，更加适应野外长期工作。雨情信息包括“时段雨量表”、“单日雨量表”、“多日雨量表”、“多日及加报”和“雨量柱状图”，见图1。
1.2.3断电应急供电及报警技术
水雨情采集需要保证供电的稳定可靠，当发生断电时应能即时发出报警提示，本系统中的断电报警装置采用光电技术、数码技术和计算机编程技术、无线数据传输编译码技术等，实现了对无人值守遥测站的电力设备进行实时远程监控和报警。
1.2.4气象采集
气象采集包括：“卫星云图”、“雷达拼图”、“全国实况降水”和“全国预报降水”，可以直观的了解目前的综合气象信息，见图1。
1.3洪水预报和演进系统
该系统以新安江模型为基础，构建了淮阴区农村洪涝预报模型模拟防洪区的降雨径流过程，采用二维水动力学模型模拟淮阴区农村防汛的洪水演进过程。基于GIS的信息服务功能，实现地理空间数据信息的图形化表达，可以根据实际降雨及模拟降雨作出洪水预报，为调度决策提供分析信息。
图2 洪涝预报过程线图
1.4流域三维可视化仿真系统
该系统采用虚拟现实技术（VR），可将真实世界物体在计算机中系统地模拟出来，并且具有与环境完善的交互作用能力；采用Unity3d和3ds Max等三维图形制作技术进行建模，可以创建很多复杂模型和动画；采用Photoshop图像处理技术对三维模型的表面纹理进行优化绘制，使其更加逼真。依托以上技术将洪水演进模型的计算结果深度融合于流域三维可视化平台，实现历史洪水演进的仿真模拟。
图3 洪水演进三维效果图
2系统关键技术
2.1 农村防洪区产汇流模型研究
（1）以新安江模型为基础，进行蒸散发计算、产流计算、分水源计算和汇流计算。
（2）流域概化：流域下垫面计算单元的划分是建立流域洪水预报方案的前提，而基于GIS平台，利用数字地面模型（Digital Terrain Model，缩写为DTM）使流域地形信息的提取更为方便、快捷。本系统结合流域洪水预报方案构建的应用实际，完成了流域流水网的推求、流域单元面积的划分、流域产汇流分区的建立，为洪水预报方案的构建奠定了基础。
（3）模型率定：本项目采用人工试错法进行模型参数率定，分析对比目标函数和目估过程线的拟合状况，再循环调整参数，重复计算，直至达到最优，模型率定结果见下图。
图4洪水预报调度综合过程图
2.2 基于GIS的洪水演进模型研究
采用二维水动力学模型模拟洪水演进过程，范围包括淮阴区内的全部河段，对区域内的地形采用不规则三角网格进行剖分，对河段沿线的河堤、道路，水利工程等进行概化处理，反映对洪水演进的阻水和导水作用，并通过实测水文资料对模型进行率定和验证。在GIS中应用模型，其洪水演进效果如图所示。
3应用效果
淮阴区防汛工作人员在实际工作中运用农村防汛预报预警系统进行信息采集与在线查询，一方面充分做好来水量的科学预测及供水量的合理分配工作，根据各供水断面实时供、用水水情实现优化调度，使水资源得以充分利用；另一方面利用该系统的洪水预报和演进功能，更加科学地进行洪水调度决策，做好防洪减灾工作，收到了较好的经济效益和社会效益。
图5 洪水演进效果图
4结论
本系统构建了基于雨洪资源控制的农村防汛预报预警系统，实现了雨水情、气象等信息的实时远程查询，同时实现了洪水预报和演进的三维可视化仿真模拟，为广大农村的防汛预警和运行管理提供了不可缺少的技术支持。
参考文献：
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[6]刘海娇，苑希民，杨敏，等.基于二维水动力学模型的洪水演进数值模拟[J].南水北调与水利科技，2013（b01）：89-91.
论文作者:李成1,时训利2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/13
标签：洪水论文; 淮阴论文; 模型论文; 农村论文; 水情论文; 流域论文; 雨情论文; 《基层建设》2018年第30期论文;